CN107200312A - 一种利用废含氟硝酸制备硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾的方法 - Google Patents

一种利用废含氟硝酸制备硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾的方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种利用废含氟硝酸制备硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾的方法，(1)在废含氟硝酸溶液中加入除氟剂，搅拌得到溶液A；(2)溶液A过滤得氟硼酸钾和溶液B；(3)溶液B减压蒸馏，得硝酸和溶液C；(4)溶液C冷却后，过滤得溶液D和粗硝酸钾，溶液D返回原液中继续使用；(5)用碱溶解粗硝酸钾，浓缩冷却后，过滤得到硝酸钾。本工艺所需设备简单，容易操作，没有次生废物产生，减少了三废的排放，并且可以得到较纯的产品，实现了经济效益和环境效益的良好结合。

Description

一种利用废含氟硝酸制备硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾的方法
技术领域
本发明涉及废水回收处理技术领域，尤其是涉及一种通过废含氟硝酸制备硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾的方法。
背景技术
光伏太阳能电池及半导体晶圆的生产中会产生大量含氟和硝酸的混合废酸，其中氟浓度为200ppm～5000ppm，硝酸浓度为10％～30％不等。废水中的主要危害是氟离子和总氮，目前的处理方法一般是将这种液体进行中和，用石灰与氟形成氟化钙沉淀，液体进入生化池进行除氮，这是对氟和硝酸的一种资源浪费。
CN201610755665.2提到了一种回收含氟硝酸中产品的方法，主要是利用除氟颗粒二氧化硅、高岭土、石榴石除氟及硝酸钾固氟，再通过氢氟酸溶解固氟后的固体等一系列过程可以得到硝酸、氟化钙和氟硅酸钾。这种方法在生产中虽然可行，但是所用除氟颗粒成分复杂，合成的氟硅酸钾溶液不单一；固氟后的颗粒较小，需要使用絮凝剂絮凝沉降，步骤复杂；在使用氢氟酸制备氟化钙和氟硅酸钾时，对设备的要求较高，必须选用耐氟材料的反应罐，并且所使用的原料氢氟酸危险系数较大。
为了既能够实现资源的回收利用，又简单易行，能够较安全的操作，设计一种针对废含氟硝酸分别回收氟和硝酸的方法是非常必要的。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种利用废含氟硝酸制备硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾的方法。本工艺所需设备简单，容易操作，没有次生废物产生，减少了三废的排放，通过除氟、蒸馏、冷却结晶工艺可以同时得到硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾三种化工产品，并且产品纯度很高，实现了经济效益和环境效益的良好结合。
本发明的技术方案如下：
一种利用废含氟硝酸制备硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾的方法，包括以下步骤：
(1)在废含氟硝酸溶液中加入除氟剂，搅拌3～5h，得溶液A；
(2)对溶液A过滤得氟硼酸钾和溶液B；
(3)对溶液B进行减压浓缩，得硝酸和溶液C；
(4)对溶液C冷却后，过滤得到粗硝酸钾，溶液返回原液中继续使用；
(5)用碱调节粗硝酸钾的pH，减压浓缩后，冷却，过滤得硝酸钾。
步骤(1)中所述的除氟剂是先由硼酸和氢氧化钾反应生成偏硼酸钾，再加入到废含氟硝酸中；硼酸用量为氟质量的0.8～1.8倍，氢氧化钾用量为氟质量的0.7～1.7倍。
步骤(2)、(4)和(5)中所述的过滤的方式为离心机离心或者压滤机压滤。
步骤(3)和(5)中所述的减压浓缩的的压力为0.02～0.04Mpa，温度为90～110℃。
步骤(4)和(5)中所述的冷却方式为循环水冷却，冷却温度为10～20℃。
步骤(5)中所述的碱为5wt％～10wt％的氢氧化钾溶液，调节的pH为5～7。
步骤(5)中所得硝酸钾纯度达到98％～99％。
本发明有益的技术效果在于：
为了实现资源的充分回收利用，本申请人经过大量的实验，设计出的了一种对废含氟硝酸的回收利用的方法。本工艺采用硼酸和氢氧化钾与废液中的氟结合生成氟硼酸钾，溶液再经过浓缩可以得到硝酸和浓缩液，浓缩液再经过冷却结晶和中和后，可以得到较纯的硝酸钾。所用原料种类简单及投入量较少；不需要使用危险系数较高的氢氟酸和含氟物质就可以得到经济价值高的产品，并且合成的氟硼酸钾和硝酸钾产品的纯度都较高。
附图说明
图1为本发明从废含氟硝酸中制备硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图1和实施例，对本发明进行具体描述。
实施例1
取某太阳能电池生产厂家生产线的废含氟硝酸200mL，在含氟硝酸中加入除氟剂硼酸0.31g和氢氧化钾0.28g，并搅拌3h，过滤得固体氟硼酸钾0.63g和液体，液体在0.02Mpa，100℃下进行减压蒸馏，得到19％的硝酸，将母液过滤得到粗硝酸钾和溶液，溶液返回原废液，粗硝酸钾中加5wt％的氢氧化钾溶液调节pH＝5，在0.03Mpa，100℃下进行减压浓缩，而后在15℃下结晶得到硝酸钾20.2g。
实施例2
取某太阳能电池生产厂家生产线的废含氟硝酸200mL，在含氟硝酸中加入除氟剂硼酸0.45g和氢氧化钾0.41g，并搅拌4h，过滤得固体氟硼酸钾0.91g和液体，液体在0.04Mpa，110℃下进行减压蒸馏，得到20％硝酸，将母液过滤得到粗硝酸钾和溶液，溶液返回原废液，粗硝酸钾中加8wt％的氢氧化钾溶液调节pH＝6，在0.04Mpa，95℃下进行减压蒸馏，而后在18℃下结晶得到硝酸钾21.8g。
实施例3
取某太阳能电池生产厂家生产线的废含氟硝酸200mL，在含氟硝酸中加入除氟剂硼酸0.68g和氢氧化钾0.61g，并搅拌5h，过滤得固体氟硼酸钾1.37g和液体，液体在0.04Mpa，95℃下进行减压蒸馏，得到18％硝酸，将母液过滤得到粗硝酸钾和溶液，溶液返回原废液，粗硝酸钾中加10wt％的氢氧化钾溶液调节pH＝7，在0.03Mpa，100℃下进行减压蒸馏，而后在15℃下结晶得到硝酸钾23.6g。
检测例：
实施例1～3回收得到的硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾的浓度或纯度以及回收率如表1所示。表1中的纯度均为质量分数。
表1
从表1的数据可以看到，本发明回收得到的硝酸可以直接使用，回收得到的氟硼酸钾和硝酸钾可以达到99％以上的纯度。

Claims (6)

1.一种利用废含氟硝酸制备硝酸、氟硼酸钾和硝酸钾的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)在废含氟硝酸溶液中加入除氟剂，搅拌3～5h，得溶液A；
(2)对溶液A过滤得氟硼酸钾和溶液B；
(3)对溶液B进行减压浓缩，得硝酸和溶液C；
(4)对溶液C冷却后，过滤得到粗硝酸钾，溶液返回原液中继续使用；
(5)用碱调节粗硝酸钾的pH，减压浓缩后，冷却，过滤得硝酸钾。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的除氟剂是先由硼酸和氢氧化钾反应生成偏硼酸钾，再加入到废含氟硝酸中；硼酸用量为氟质量的0.8～1.8倍，氢氧化钾用量为氟质量的0.7～1.7倍。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)、(4)和(5)中所述的过滤的方式为离心机离心或者压滤机压滤。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)和(5)中所述的减压浓缩的的压力为0.02～0.04Mpa，温度为90～110℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)和(5)中所述的冷却方式为循环水冷却，冷却温度为10～20℃。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的碱为5wt％～10wt％的氢氧化钾溶液，调节的pH为5～7。
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